LETTRE III

Forces chimiques ; affinité. — Combinaisons chimiques. — Classilicafion des corps simples.— Métaux et métalloïdes. — Influence de la chaleur sur les conihinaisons chimiques; elle détruit la cohésion, — Dissolution , le plus puissant moyen d'analyse.

Pour se faire une idée claire de Tordre admirable et de la régularité qui régnent dans les combinaisons que les corps forment entre eux, il faut avoir présent à l'esprit ce que les chimistes entendent par combinaison et par décomposition. La rouille du fer, le pàlissement des couleurs au contact do Tair, l'extraction des métaux du sein de leur minerai, la fabrication de cette multitude d'objets que créent l'art et l'industrie, la préparation des remèdes; en un mol, toutes les formes ou les phénomènes nouveaux que des corps de nature différente, en s'associant, manifestent à nos sens, reposent , à un très-petit nombre d'exceptions près , sur une combinaison ou sur une décomposition. Les causes prochaines de ces nouvelles formes et de ces nouveaux phénomènes sont les forces chimiques qui se distinguent de toutes les autres forces, en ce que les manifestations par lesquelles elles nous révèlent leur existence n'ont lieu que lorsque deux corps se trouvent en contact immédiat. Dès qu'il existe

une distance appréciable entre eux, elles ne déploient aucune espèce d'action quelle qu'elle soit. C'est à cette classe de phénomènes que se borne le domaine de la chimie. En effet, quoique la pesanteur, la force électrique, la force magnétique et la chaleur influent sur les phénomènes chimiques, comme ces forces agissent à distance et provoquent des mouvements, des déplacements, c'est-à-dire des phénomènes principalement physiques, la recherche de leur nature et de leurs lois appartient plutôt à la physique proprement dite.

Le fer se rouille à l'air, le soufre et le mercure se transforment en cinabre. Or, le changement qui s'opère dans les propriétés de ces corps est dû à l'action chimique qui agit entre les molécules du fer et l'un des éléments constituants de l'air, entre les molécules du soufre et celles du mercure , c'est la force chimique, en un mot, qui détermine la formation d'un corps doué de propriétés nouvelles qui, en d'autres termes, détermine une combinaison chimique.

A leur tour, le cinabre chauffé avec le fer, et la rouille chauffée avec le charbon, nous rendent, le premier le mercure, et la seconde le fer à l'état métallique. Nous décomposons le cinabre par le fer, la rouille par le charbon. La cause de tous ces phénomènes est la force chimique, et l'effet obtenu repose constamment sur la production d'une combinaison. Le fer, qui a mis le mercure en liberté, se combine avec le soufre, et au lieu de sulfure de mercure que nous avions auparavant, nous obtenons du sulfure de fer ; le charbon qui fait repasser à l'état métallique le fer contenu dans la rouille, s'unit à l'élément que le fer, en se rouillant, avait emprunté à l'air. Le nombre infini des décompositions chimiques aux-

quelles donnent lieu les corps composés , le départ de l'un de leurs éléments, résultent toujours de ce qu'un corps nouveau vient s'unir à l'une des parties constituantes du premier pour former avec elle une combinaison. Il est clair, en effet, que si la force que nous appelons chimique n'intervenait pas d'une manière active entre leurs molécules, ces corps, en les supposant placés dans des conditions données, ne pourraient éprouver aucune espèce de modification dans leur état. On a donné à la force chimique le nom d'affinité, mais ce terme est pris ici dans un sens tout à fait différent de son acception vulgaire. On dit en chimie : deux corps ont de l'affinité l'un pour l'autre, lorsque, mis encont<ict immédiat, ils sont susceptibles de se combiner. Or, celte expression serait complètement fausse, si l'on entendait par-là quo ces corps ont entre eux des rapports de parenté.

Si l'on mettait pèle-mèle et en tas les cinquante-six corps simples sur une table, un enfant pourrait, d'après leurs propriétés physiques ou extérieures, les ranger en deux grandes classes : l'une serait composée des corps présentant l'aspect métallique, l'autre comprendrait tous ceux qui ne présentent pas cet aspect, La première classe renferme les métaux, et la seconde les métalloïdes. Mais ces deux grandes classes peuvent se subdiviser, d'après les analogies que nous remarquons dans les propriétés des corps qui composent chacune d'elles ; on obtient ainsi de petits groupes constitués par les corps qui ont le plus de ressemblance entre eux. Ce que nous venons de dire des corps simples s'applique entièrement aux corps composés : comme les premiers, ils présentent des aii;i logiori et des différences son.s le rapport de leurs proprieh^s.

Et, chose remarquable, lorsqu'on les range tous par familles, lorsque l'on réunit par conséquent ceux qui dérivent pour ainsi dire d'un père ou d'une mère commune, on voit les membres de la même famille montrer fort peu de tendance à former des combinaisons nouvelles ; souvent même ils n'en manifestent aucune. Ainsi il y a bien entre ces corps affinité dans le sens vulgaire , c'est-à-dire lien de parenté au point de leurs propriétés, mais il n'y a pas affinité chimique, c'est-àdire tendance à se combiner les uns avec les autres. Au contraire, on voit les membres de deux familles différentes que leurs propriétés ont fait ranger aux deux extrémités de l'échelle, s'attirer constamment de la manière la plus énergique.

Les combinaisons que forment entre eux deux membres de la même famille , possèdent au même degré, souvent même à un degré plus élevé, les qualités et les défauts de la famille à laquelle ils appartiennent ; mais lorsque deux corps issus de souches tout à fait opposées s'attirent, il résulte toujours de leur union un produit nouveau dans lequel on ne reconnaît plus les corps qui l'ont formé.

Ainsi le fer et le mercure , qui appartiennent tous deux à la famille des métaux , ont entre eux beaucoup plus d'analogie que n'en ont le fer et le soufre ou bien le mercure et le soufre; car l'un est un métal et l'autre un métalloïde. Une combinaison formée par les deux premiers trahit aussitôt son origine ; mais qui pourrait, dans le cinabre , deviner ce métal liquide dont la blancheur égale celle de l'argent, et le soufre qui est si remarquable par sa couleur jaune et sa combustibilité? On voit donc qu'il existe dans les corps

SLR LA CHIMIE. 39

composés eux-mêmes des degrés différents de parenté auxquels on peut toujours reconnaître le plus ou moins de tendance qu'ont les éléments de ces corps à s'unir entre eux. C'est sur ces degrés différents d'attraction qu'est fondée toute la théorie des décompositions.

J'ai déjà fait observer que, pour que l'affinité chimique se manifeste, il est absolument nécessaire que les molécules des corps se touchent, ou du moins que leur distance ne soit point appréciable. Tout le monde connaît l'action que la chaleur exerce sur les corps. Un clou en fer solidement enfoncé dans un mur devient peu à peu vacillant et finit par se détacher. Or, ce phénomène tient à ce que le fer, étant plus échauffé danslété que dans l'hiver, se dilate dans la première de ces saisons, et presse avec une grande force le bois et la pierre, tandis que durant l'hiver ce métal se contracte beaucoup plus que les deux corps précédents. La dilatation déterminée dans un corps par l'action de la chaleur suppose que les molécules de ce corps s'écartent les unes des autres; la contraction occasionnée par le froid suppose , au contraire , le rapprochement de ces mêmes molécules. Or , comme un certain degré de rapprochement des molécules est une condition indispensable pour que l'affinité chimique se manifeste, on n'a pas de peine à comprendre que 1^ seule influence de la chaleur devra donner lieu à une foule de combinaisons chimiques entre leurs éléments constitutifs, pourvu toutefois que cette même cause ne finisse point par faire sortir les molécules de leur sphère d'attraction chimique. Dans ce dernier cas, il y aura nécessairement séparation ; mais si l'intensité de la chaleur diminue, les molécules

se rapprocheront de nouveau, et, arrivées à un certain degré de rapprochement , elles se recombineront.

Rappelons-nous, en effet, que les corps, bien qu'ils aient la plus grande affinité les uns pour les autres , peuvent , quand on les soumet à une température assez élevée pour échapper à nos moyens d'appréciation , occuper le même espace sans se combiner, par cela seul que la chaleur supprime l'affinité en opposant un obstacle à sa manifestation. Aussi, on ne peut se refuser à admettre qu'à l'époque où notre globe possédait une température extraordinairement élevée, les éléments dont il se compose ne fussent distribués dans un ordre tcut à fait différent de ce qu'il est aujourd'hui, ordre que nous ne pouvons même pas nous figurer. Ils durent flotler pêlemêle dans l'espace : l'ordre ne put succéder à ce chaos, les minéraux et les terrains actuels ne purent se grouper que l orsqu'un refroidissement graduel eut abaissé la température. Keprésentons-nous tous les éléments du globe plongés par l'influence d'une élévation considérable de température dans l'état où se trouvent l'oxygène et l'hydrogène à la température habituelle de l'air, la terre ne sera qu'une boule monstrueuse de gaz qui se mélangeront partout d'une manière uniforme sans se combiner entre eux , absolument comme le gaz oxygène et le gaz hydrogène malgré leur affinité si prononcée. A 350°, le mercure se combine avec l'oxygène de l'air et forme une poudre cristalline rouge : à 400", cette poudre se décompose en gaz oxygène et en vapeur mercurielle.

Lorsque dans un creuset nous faisons fondre avec du soufre un mélange de fer et de plomb, le fer se sépare du plomb et s'unit au soufre. Tant qu'il reste un atome de fer dans le

plomb , celui-ci ne reçoit pas une seule molécule de soufre : elles passent toutes du côté du fer ; mais une fois que tout le fer s'est uni au soufre, le soufre dès lors se combine avec le plomb. Comme on le voit , les deux métaux ont de l'affinité pour le soufre , mais l'affinité du fer est beaucoup plus prononcée que celle du plomb. Il suit de là que lorsqu'on fait fondre avec le fer, ainsi que cela se pratique en grand, de la galène, c'est-à-dire du sulfure de plomb natif, le plomb une fois fondu quitte sa combinaison pour passer à létat métallique , et le fer sunit au soufre pour lequel il a beaucoup plus d'affinité que n'en a le plomb.

A une température élevée , le fer décompose de même le cinabre et en chasse le mercure en s'unissant lui-même au soufre; mais, dans ce cas, l'affinité du fer pour le soufre n'est point l'unique cause de la décomposition. Il n'a été donné à personne, jusqu'à présent, de voir le mercure à la température rouge, comme nous voyons , par exemple , le fer dans la forge. Car, tandis que le fer. quand on le chauffe, ne se volatilise pas, le mercure, dans les mêmes conditions, se transforme en vapeurs invisibles; la chaleur fait passer ses molécules à l'état gazeux. Cette propriété d'un corps de passer à l'état de gaz, est fondée sur l'aptitude ou la tendance qu'ont ses molécules à se repousser , à s'éloigner les unes des autres ; et cette tendance, les corps la conservent dans leurs combinaisons chimiques. Déjà même à la température ordinaire , le mercure possède la faculté de se réduire en \apeurs. Une goutte de ce métal exposée a lair libre se vaporise peu à peu : il lui faut beaucoup plus de temps pour cela qu'à\Hic goutte d'eau; mais à la longue, cependant, elle

finit par disparaître. La chaleur accélère extraordinairement cette vaporisation. Dans les mêmes circonstances, le cinabre ne se vaporise pas ; ce qui tient évidemment à ce qu'un obstacle s'oppose dans ce corps à la tendance qu'a le mercure à prendre la forme aérienne et à se séparer des molécules du soufre. Cet obstacle est l'affinité chimique que le soufre a pour le mercure , obstacle qui ne peut être surmonté à la température ordinaire. Mais si l'on vient à chauffer le cinabre jusqu'au point où le mercure métallique se volatilise , non-seulement l'affinité qui existe entre le soufre et le mercure s'affaiblira, mais encore la tendance du mercure à s'éloigner des molécules du soufre augmentera. Maintenant si une affinité, quelque faible qu'elle soit, comme, par exemple, celle du fer pour le soufre, vient en aide à l'action du calorique, le soufre quittera le mercure, séparation qui n'aurait pas eu lieu si ces différentes causes n'avaient pas réuni leur influence. Ainsi, la tendance d'un corps à prendre la forme gazeuse à certaines températures, joue un rôle important dans tous les phénomènes de décomposition et de combinaison que provoque le chimiste ; elle modifie , augmente ou affaiblit l'action de l'affinité.

De même, la propriété que possèdent les molécules d'un corps de conserver leur cohésion en présence de toutes les causes qui tendent à la détruire , joue un rôle important dans les phénomènes produits par l'affinité. Nous pouvons, en faisant fondre à l'aide de la chaleur le sucre et le sel marin, rendre leurs molécules mobiles dans toutes les directions et détruire leur état solide. Nous arrivons au même résultat au moyen de l'eau.

SIK LA tili. Mit. 43

Lorsque Ion fait fondre du sucre ou du sel marin dans l'eau, ce n'est pas la chaleur, mais l'affinité chimique de l'eau pour ces corps qui détruit la tendance qu'ont leurs molécules à rester agrégées ensemble. Un fragment d'os calciné est insoluble dans leau et les liquides alcalins, c'est-à-dire que la tendance de ses molécules à garder leur état , ou , comme on le dit alors , à maintenir leur force de cohésion , est plus prononcée que leur affinité pour le liquide Ce même fragment d'os se comportera d'une manière inverse avec une foule de liquides acides, entre autres avec le vinaigre : il s'y dissoudra. En conséquence, il est évident que si nous réunissons ensemble dans un liquide acide les éléments constituants de ce fragment d'os (acide phosphorique et chaux), nous n'apercevrons aucun espèce de changement , I)ar la raison que tous deux , n'importe sous quelle forme , sont solubles dans le liquide acide. Mais, si nous les mettons l'un et l'autre dans l'eau ou dans un liquide alcalin qui n'emj)échera aucunement leurs parties constituantes de s'unir en un corps solide, dès lors, nous verrons la substance terreuse de Tos tomber au fond du vase , sous la forme d'une poudre blanche : c'est ce que l'on appelle un précipité.

Le chimiste met ainsi à profit l'inégale solubilité des corps dans les différents liquides et leur manière de se comporter à regard de la chaleur ; c'est là dessus que sont fondés ses plus puissants moyens d'a;ia/yse , c'est-à-dire de séparation de substances. Tous les minéraux , sans exception, se laissent dissoudre dans des liquides appropriés ; mais il suffitde changer la nature du li(iuide , en y ajoutant d'autres substances, pour modifier la solubilité des parties constituantes

il LETTllES SUR LA CHIMIE.

du minéral dans ce liquide, et pour arriver, par ce moyen , à les séparer de ce corps les unes après les autres. Voilà déjà un procédé d'analyse par dissolution. L'autre consiste à ajouter successivement à la dissolution d'un composé formé de cinq, six ou d'un plus grand nombre d'éléments, diverses autres substances capables de former une combinaison insoluble avec l'un ou l'autre de ces éléments. Ces opérations doivent se faire dans un ordre déterminé et comme si chacun des éléments du corps soumis à l'analyse occupait un compartiment séparé qui ne s'ouvrirait qu'à l'aide d'une clef particulière.

Volume et poids des éléments qui entrent dans les combinaisons : ils sont un des principaux objets des considérations du chimiste. — Proportions chimiques. — Signes chimiques. — Poids atomiques; .■qnivalents, — Équivalent d'un oxyde métallique. — Kquivalcnt d'un acide. — Formules chimiques.

La première question que le chimiste ait à résoudre , est celle de savoir en quelle proportion un corps doit être employé pour en déplacer un autre ; combien . par exemple , il faut de fer pour chasser le mercure du cinabre et pour le remplacer dans la combinaison qu'il forme avec le soufre.

Toutes ces questions ont été résolues de la manière la plus complète.

Si, dans l'exemple déjà cité, la quantité de fer est trop faible, une portion du cinabre échappera à la décomposition ; si, au contraire, on emploie trop de fer, la quantité excédante restera isolée et ne se combinera pas avec le soufre.

Toutes ces décompositions exigent des quantités rigoureusement déterminées et invariables pour chaque cas spécial , doù il suit évidemment que les corps ne peuvent se combiner que suivant des proportions pondérales constantes; et il ne peut, en effet, en être autrement, puisque toute doromposilion est le résullat nécessaire dune combinaison.

Pour décomposer 117 parties de cinabre j'ai besoin de 27 parties de fer : j'obtiens 101 parties de mercure et 43 parties de sulfate de fer.

Par conséquent :

16 parties de soufre s'unissent à 101 parties de mercure, qui sont chassées et remplacées par 27 parties de fer.

Il est clair, d'après cela, que 27 parties de fer se sont réunies à 16 parties de soufre.

On va voir maintenant que le rapport pondéral suivant lequel le fer et le mercure se remplacent dans la combinaison qu'ils forment avec le soufre, c'est-à-dire suivant lequel ils s'unissent à ce dernier, demeure le même partout et dans tous les cas où l'un de ces corps est remplacé par l'autre. Ainsi , n'importe la combinaison d'où je veuille chasser le mercure pour le remplacer par le fer, que le mercure soit uni à l'oxygène , au chlore , à l'iode , au brome, etc., je suis toujours et invariablement forcé d'employer 27 parties de fer pour 101 de mercure. Mais ce n'est pas tout ; car l'expérience a encore montré que, lorsque, par exemple, 1 01 parties de mercure entrent en combinaison avec un corps dont le poids est représenté par a , le poids a de ce même corps se combine également avec 27 parties de fer.

Tout ce que nous avançons là est le résultat d'expériences pures faites par les chimistes la balance à la main. Ces rapports constants ne se montrent pas seulement à l'égard du petit nombre de corps que nous venons de nommer, mais nous les observons partout et dans tous les corps. Ainsi :

16 de soufre se combinent avec 8 d'oxygène et avec 1 d'hydrogène , et , dans toute combinaison où Thydrogène

SUR LA CHIMFE. 47

est remplacé par l'oxygène, ou bien l'oxygène par de l'hydrogène, on observe qu'il entre dans la combinaison i partie en poids d'hydrogène pour 8 parties en poids d'oxygène , et 8 parties en poids d'oxygène pour \ partie en poids d'hydrogène.

Non-seulement les rapports pondéraux de l'hydrogène et de l'oxygène entre eux demeurent les mêmes dans d'autres combinaisons, mais encore les proportions pondérales du soufre, c'est-à-dire ses rapports pondéraux avec les deux premiers corps , sont d'une constance invariable en ce sens que, dans toute combinaison formée par le soufre, lorsque ce dernier vient à être remplacé par de l'oxygène ou par de l'hydrogène , sa place est prise par une quantité d'oxygène égale à la moitié de son poids ou par une quantité d'hydrogène égale au seizième de ce même poids de soufre.

i d'hydrogène s'unit avec 16 de soufre, et ces 16 de soufre se remplacent par 8 d'oxygène.

Le résultat de ce remplacement est la combinaison de

8 d'oxygène avec 1 dhydrogène qui donnent naissance à

9 d'eau ; ou bien 8 d'oxygène s'unissent à <6 de soufre, et ces 16 de soufre sont remplacées par i d'hydrogène.

Dans ce cas, le résultat est encore une combinaison de 1 d'hydrogène avec 8 d'oxygène.

Il est facile de voir que lorsqu'on connaît la proportion pondérale suivant laquelle un corps se combine avec deux , trois, quatre ou un plus grand nombre d'autres corps ( ils succouplent toujours deux par deux ) ; il est , disons-nous , facile de voir que ces rapports pondéraux expriment aussi les quantités suivant lesquelles ces dilTérenls corps se com-

^8 LKTThES

binent entré eux. \6 de soufre s'unissent à 8 d'oxygène, à 1 d'hydrogène , à 1 0i de mercure , à 27 de fer ; mais 8 d'oxygène s'unissent exactement de même avec 101 de mercure , avec 27 de fer et produisent un oxyde de mercure , de fer , etc. Enfin , quand on connaît dans quelle proportion un corps , peu importe lequel , s*unit à tous les autres , on sait les quantités suivant lesquelles tous les corps s'unissent entre eux, pourvu toutefois qu'ils en possèdent la faculté, c'est-à-dire qu'ils aient de l'affinité les uns pour les autres. Le tableau suivant est si clair qu'il pourrait se passer d'explication.

Oxygène....

Potassium.

.. K ou PO.

Hydrogène .

Calcium...

.. Ca

Carbone.. ..

Silicium...

.. Si

Soufre

. HG

Plomb . . . .

.. Pb

Azote

. N ou Az.

Cuivre . . . .

.. Cu

Phosphore .

Mercure. . .

.. Hg

Ces nombres expriment les quantités pondérales suivant lesquelles certains corps simples connus de tout le monde se combinent entre eux : ou , si l'on veut, ce sont les poids par lesquels ils se remplacent mutuellement dans leurs combinaisons.

Une chose extrêmement remarquable, c'est que ces rapports ne changent pas même lorsqu'un corps forme plus d'une combinaison avec un second, un troisième corps, etc. Ainsi, U d'azote unis à 8 d'oxygène forment ce qu'on nomme le gaz hilarîant ; mais ces deux gaz forment un deuxième composé ; celui-ci est un gaz incolore qui , à l'air, dégage des vapeurs rouges, et qui, pour 14 d'azote, contient 16 d'oxygène (2 fois 8 ) : il existe une troi-sième combinaison

5üh LA CHFMIE. 19

d'azote el d'oxygène qui contient 24 d'oxygène (3 fois 8 ) ; une quatrième qui en renferme 32 ( i fois 8 ) ; une cinquième, l'acide azotique, qui renferme 40 d'oxygène (5 fois 8 ) , toujours pour 1 4 d'azote. Le carbone s'unit en deux proportions à l'oxygène : la première combinaison que forment ces corps est un gaz inflammable qui renferme 8 d'oxygène pour 6 de carbone ; la seconde contient 1 6 d'oxygène pour 6 de carbone ; c'est le gaz acide carbonique qui est connu de tout le monde.

Dans tous les cas où les éléments s'unissent pour former une combinaison quelconque, on retrouve les mêmes rapports fixes et invariables.

L'analyse de l'acide acétique démontre que 400 parties de cette substance renferment 47,06 de carbone, 5,88 d'hydrogène et 47,06 d'oxygène. Or, une fois que je sais quelle est la quantité d'oxygène et d'hydrogène qui se trouve combinée avec 47, 06 de carbone, rien n'est plus facile que de calculer en quelle proportion l'oxygène et l'hydrogène existent dans l'acide acétique relativement à 6 de carbone : il suffit de faire une simple règle de trois. En effet, pour 6 de carbone, il y a dans l'acide acétique 3/4 d'hydrogène et 6 d'oxygène, ou bien, en nous servant de nombres entiers, 24 de carbone (4 fois 6 ), 3 d'hydrogène ( 4 fois 3/4 ) , et 24 d'oxygène (3 fois 8).

Ou bien encore, connaissant la quantité de carbone et dliydrogène qui . dans l'acide acétique se trouve combinée avec i7, C6 d'oxygène, je calcule en quelle proportion ces deux éléments s'unissent à 8 d'oxygène, et j'arrive à l'un des nombres constants énoncés précédemment, c'e='-:i-dirp

4 d'hydrogène et 6 de carbone pour 8 d'oxygène : or la multiplication de ces chiffres par 3 ne change pas leur rapport. La composition de toutes les combinaisons chimiques, sans exception, peut s'exprimer absolument de la même manière par des nombres fixes auxquels cette propriété a valu le nom de poids atomiques, et d'équivalents, lorsqu'on les considèi e au point de vue de leur remplacement réciproque, attendu qu'ils expriment réellement les quantités suivant lesquelles les corps entrent en combinaison, ou , en d'autres termes , donnent lieu à des effets semblables. Pour déterminer une action chimique quelconque avec de l'oxygène, il me faut toujours 8 de ce corps; et si au lieu d'oxygène je veux employer du soufre, je sais qu'il me faut constamment 16 de cette dernière substance : ces poids atomiques expriment des équivalents d'effels.

La connaissance de la loi exprimée dans ces rapports invariables de combinaisons a conduit les chimistes à faire usage de signes qui leur permettent de désigner, sous une forme extrêmement simple, la composition d'une combinaison , le remplacement de l'un de ces éléments par un autre et , en général, la manière dont ils conçoivent leur arrangement. En conséquence, les chimistes sont convenus de désigner les éléments ainsi que leurs équivalents par les premières lettres de leurs noms latins , en sorte que 0 n'exprime pas seulement l'oxygène, il exprime encore 8 parties en poids d'oxygène; H exprime 1 partie en poids d'hydrogène; S, i6 parties en poids de soufre. On n'a pas de peine à concevoir les avantages que présente ce mode de notation. En effet, il serait impossible à la mémoire la plus heureuse d'avoir constam-

SUR LA CHIMIE. 5f

ment présente la composition , calculée pour 100 parties, d'une cinquantaine de combinaisons ; mais rien de plus facile que de se rappeler ces signes ou formules si simples à comprendre. Le chimiste exprime la compositii)n de 100 parties d'eau (renfermant 88,889 d'oxygène et 14,111 d'hydrogène), par H 0, le double de cette quantité par 2 H 0, le triple par 3H0, etc ; il exprime l'oxyde de carbone par CO, l'acide carbonique par CO,, l'acide acétique par C 4 H 3 0 3 , la combinaison de l'acide acétique avec l'eau par C4H3O3 +H0, l'éther par C-H^O, l'alcool par C4H5O fHO.

Les corps composés forment des groupes qui présentent des propriétés ou un caractère chimique analogue , et qui peuvent se remplacer mutuellement dans leurs combinaisons. Tout le monde connaît les propriétés du groupe appelé acides; mais peut-être est-on moins familier avec le nom de base, par lequel on désigne en général une combinaison douée de la faculté de détruire, de neutraliser la propriété acide des premiers. La combinaison d'un acide avec une base porte le nom de se/, n'importe sa saveur. Une base peut en remplacer une autre dans un sel, un acide peut se substituer à un autre acide, et lorsqu'on cherche avec soin dans quelles proportions les oxydes métalliques, qui appartiennent à la catégorie des bases, se remplacent, on reconnaît qu'il faut des poids très-différents de base , suivant celle que l'on emploie. Pour séparer 10 parties d'une base on a besoin de 15 parties d'une autre base, de 25 parties d'une Iroisième, etc. Maintenant, si les 10 parties de la première renferment 5 parties d'oxygène, il est évident que les

52 LETTUES

i5 parties de la seconde et les 25 de la troisième , etc., ne contiendront toujours que 5 parties d'oxygène, ni plus ni moins. Les quantités d'oxygène des bases métalliques qui se remplacent demeurent invariables ; seulement les métaux qui se trouvent combinés avec lui se remplacent en raison de leurs équivalents : pour 39, % de potassium qui sortent d'une combinaison, il y entre i01,4 de mercure.

Les chimistes sont convenus d'appeler un équivalent d'oxyde métallique toute quantité d'oxyde métallique qui contient 8 parties en poids d'oxygène, c'est-à-dire un équivalent d'oxygène, sans avoir égard au nombre d'équivalents de métal que renferme la combinaison. En conséquence, lorsque l'on connaît la quantité d'acide qu'exige un équivalent pour former un sel neutre, cette quantité d'acide reste toujours absolument la même pour tout équivalent d'une autre base, attendu que ces autres bases contiennent précisément autant d'oxygène que la première, et que leur substitution réciproque se règle uniquement d'après cette quantité d'oxygène On est également convenu d'appeler un équivalent cVacîde la quantité d'acide nécessaire pour saturer un équivalent de base.

Ces notions une fois acquises, on n'a pas de peine à comprendra pourquoi les chimistes expriment la composition de l'acide acétique par la formule C 4 H 3 0 3 et non pas par CaH ,^0 , ^ ou toute autre formule quelconque. Si nous additionnons les nombres que ces signes expriment (C 4 = 4 fois 6 ou 24 de carbone , H 3 = 3 d'hydrogène ,03 = 24 d'oxygène) , nous obtenons un total de 51 . Ces 51 parties d'acide acétique sont la quantité de cet acide, exprimée en

SLR LA CHIMIE. 53

poids, qui s'unit avec un équivalent quelconque doxyde métallique pour former un sel. En général, la formule d'un acide se rapporte à un équivalent de base , et celle d'une base à un équivalent d'acide. Quant à la formule d'une autre combinaison quelle qu'elle soit , elle se rapporte constamment à la proportion pondérale , suivant laquelle ses éléments s'unissent à l'équivalent connu d'un autre corps. Dans beaucoup de cas, les formules n'expriment que les rapports mutuels de deux ou de plusieurs corps.

On reconnaît le prix inestimable de ces signes lorsqu'on a à comparer les combinaisons chimiques au point de vue de leur composition, lorsqu'on veut se rendre compte de leurs changements , de leurs transformations , de leurs décompositions , et les exprimer sans recourir à une autre analyse.

Ainsi, par exemple, j'ai fait une analyse de l'acide acétique, et je veux m'assurer si les nombres que ma fournis mon expérience sont exacts. Pour cela je n'ai qu'à exprimer par les nombres équivalents le résultat de l'expérience, c'està-dire les quantités de carbone, d'hydrogène et d'oxygène obtenues. Ces nombres ayant été déterminés avec toute l'exactitude imaginable, plus les miens concorderont avec eux, plus j'accorderai de confiance à mon analyse. Si mes nombres s'éloignent de ceux-là , je dois présumer qu'une erreur s'est glissée dans mon opération , et je dois la recommencer. L'analyse chimique trouve <lonc un contrôle sévère dans les nombres équivalents; ces nombres m'avertissent quand j'ai commis une erreur, ou lorsque la ^ub^lance cm-

Si LETTRES

ployée par moi n'avait pas le degré de pureté nécessaire. Tout le monde peut traduire les formules suivantes :

C , 4 H g 0 a = huile d'amandes amères. C , 4 H 6 0 a = acide benzoïque.

L'huile d'amandes amères emprunte de l'oxygène à l'air et se transforme en acide benzoïque.

L'inspection de ces formules fait connaître le rapport qui existe entre ces deux corps : traduites par des nombres, elles expriment la quantité exigée pour les transformer l'un dans l'autre.

C 4 H 5 0 = éther.

TT

C 4 Q 3 0 = acide acétique.

L'éther se transforme en alcool en enlevant de l'oxygène à l'acide acétique. Il est aisé de voir, d'après les formules, que la transformation consiste en ce que deux équivalents d'hydrogène ont quitté l'éther et ont été remplacés par deux équivalents d'oxygène. Tout cela est de la plus grande simplicité, et l'on comprendra sans peine maintenant ce que nous avons avancé au commencement de cette lettre, que lorsqu'on vient à découvrir un nouveau métal ou un nouveau métalloïde, il suffit de déterminer la quantité de ce métal qui se combine avec 8 d'oxygène, ou la quantité de ce métalloïde qui s'unit à 39,^2 de potassium pour connaître, d'après le chiffre obtenu , en quelle proportion pondérale ces nouveaux corps se combinent avec les autres. C'est par ce procédé ({ue l'on a trouvé l'équivalent du lanthane et du ce-

riuni ou didyme, deux nouveaux métaux découverts depuis peu dans le cérite, ainsi que l'équivalent du brome, métalloïde découvert il y a déjà un certain nombre d'années dans les eaux de la mer.

L'imagination créatrice de l'homme n'est pour rien dans les faits que je viens d'exposer. Chaque nombre est le résultat d'une quantité considérable d'analyses faites avec soin : sans doute elles ne sont pas venues se systématiser et se forvîiuler d'elles-mêmes en loi. La découverte de cette loi, dont l'importance est immense , est due à la sagacité d'un Allemand, et le nom de Richter vivra autant que la science ellemême.

Causes des proportions chimiques. — Théorie atomique.

Ainsi qu'il est facile de le concevoir, le chimiste philosophe a d'abord dû se demander pourquoi ces rapports pondéraux fixes et invariables, et rechercher quelle était la cause d'un phénomène aussi constant. Il doit en effet exister une cause qui empêche les éléments de s'unir en d'autres proportions, et qui oppose un obstacle insurmontable à une diminution ou à une augmentation quelconque de ces proportions. Leur fixité est le résultat de cette cause, mais nos investigations ne peuvent pas aller au-delà du fait : quant à la cause elle-même, elle échappe à l'appréciation de nos sens, elle ne peut être qu'un pur objet de spéculation.

Je vais essayer de développer la doctrine généralement professée aujourd'hui sur la cause des proportions chimiques; mais auparavant je dois prévenir que sa fausseté ou sa vérité n'ont absolument rien à faire avec la loi elle-même : car celle-ci, à titre de simple expression de l'expérience, demeure toujours vraie et ne change pas, quelles que puissent être les \icis5itudes de nos théories sur les causes du phénomène. Parmi les théories professées sur la nature de la matière, il en est une très-ancienne, la théorie atomique, à l'aide de la-

LETTRES SUR LA CIlJMIt. 57

quelle on se l'ait une idée claire, et pour ainsi dire matérielle, des proportions chimiques. Cette théorie suppose que dans un espace occupé par un corps sohde, liquide ou aériforme, toutes les parties de cet espace ne sont pas remplies par la matière. On admet donc que tout corps a des pores, mais des pores infiniment plus petits que ceux que nos yeux peuvent apercevoir dans un morceau de bois, par exemple. Suivant cette doctrine, un corps se compose de particules extrêmement ténues, situées aune certaine distance les unes des autres; entre deux de ces particules, il existe donc un intervalle qui n'est pas rempli par la matière du corps.

La vraisemblance de cette idée saute aux yeux, puisque nous pouvons, en comprimant un volume d'air, lui faire occuper un espace mille fois plus petit, et que les corps solides et liquides eux-mêmes diminuent de volume sous l'influence d'une pression mécanique. Une bille de billard, lancée avec une certaine force contre un corps dur, s'aplatit et reprend sa forme sphérique en rebondissant. L'élévation de température augmente le volume de tous les corps et le refroidissement le diminue.

11 résulte évidemment de ces expériences bien connues que l'espace occupé par un corps dépend de circonstances accidentelles, et qu'il varie avec les causes qui tendent à augmenter ou à diminuer son volume. Maintenant si l'on réfléchit que dans le lieu occupé par une petite particule de matière, c'est-à-dire par ce qui, dans un corps, remplit réellement l espace, il n'y a pas de place en même temps pour uneseconfje ou une troi^ième molécule, on arrivera tout nalurelleinenl a ((»ncesuir que Taugmenlation ou la diminution

du volume d'un corps est le résultat de l'éloignement ou du rapprochement de ses molécules II est évident que dans une livre d'eau liquide, les molécules sont plus rapprochées que dans une livre de vapeur, qui occupe, à la pression ordinaire, un espace dix-sept cents fois plus grand que l'eau.

Cette théorie éclaire une foule de phénomènes que nulle autre hypothèse n'a pu expliquer jusqu'à présent d'une manière aussi simple.

La théorie atomique suppose , en outre , que les petites particules dont se compose la masse d'un corps ne sont pas divisibles en particules plus petites ; de là le nom d'atomes qu'elles ont reçu.

Il est tout à fait impossible à notre intelligence de se figurer des particules absolument indivisibles. Mathématiquement parlant, elles ne peuvent être infiniment petites, c'està-dire sans étendue, puisqu'elles sont pesantes, et que, si faible qu'on suppose leur poids, nous pouvons concevoir leur division en 2, en 3, en 100 parties.

Mais, d'un autre côté, nous pouvons très-bien concevoir que cette indivisibilité des atomes n'existe que relativement à nos moyens mécaniques de division, et que, quoique divisibles mathématiquement parlant jusques à l'infini , ils sont pour nous comme s'ils étaient indivisibles. En ce sens, un atome physique représenterait un groupe de particules beaucoup plus petites , maintenues agrégées en un tout par une force ou par des forces plus puissantes que toutes celles dont nous pouvons disposer pour opérer leur division.

Il en est des atomes et de ce que le chimiste entend parlà comme des corps élémentaires admis par la science ac-

luelle. Les cinquante-six corps simples connus ne sont des éléments que par rapport aux forces et aux moyens dont nous disposons pour les réduire en éléments encore plus simples. Or nous ne le pouvons pas, et, pour être fidèles aux principes de la méthode scientifique, nous les appelons corps simples jusqu'à ce que l'expérience nous ait fourni un moyen plus puissant d'analyse. Sous ce rapport, l'histoire de la science est pleine d'enseignements utiles : toutes les fois que l'on est sorti du terrain de l'expérimentation pure, il en est résulté une fouie d'erreurs et de fausses hypothèses qui ont fait rétrograder la science. Sans nier la divisibilité à l'infini de la matière , le chimiste ne fait que défendre le terrain de sa science lorsqu'il admet l'existence d'atomes physiques comme une vérité tout à fait incontestable.

Un professeur de l'université de Tubingue a rendu cette idée sensible par une image ingénieuse. Il compare les atomes aux corps célestes qui sont d'une petitesse infinie, relativement à l'espace dans lequel ils se meuvent, et en constituent pour ainsi dire les atomes. Tous ces soleils innombrables avec leurs planètes et leurs satellites se meuvent à des distances déterminées les uns des autres: ils sont indivisibles relativement à l'existence de forces capables de soustraire quelque chose à leur masse ou d'altérer leur forme et leur volume à un degré assez appréciable pour que leur rapport avec les autres corps célestes en soit troublé ; mais ils ne sont point indivisibles d'une manière absolue. En ce sens, le monde représente un grand corps, dont les atomes, les corps célestes, sont indivisibles et immuables.

Ainsi, au point de vue de la théorie atomique, un morceau

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de verre, un morceau de cinabre, un morceau de 1er, etc., représentent une agglomération d'atomes de verre , de cinabre , de fer , dont l'agrégation est déterminée par la force de cohésion. La plus petite particule de fer imaginable est toujours du fer. Quant au cinabre, nous savons de la manière la plus positive qu'une molécule de ce corps , quoique mécaniquement indivisible , contient cependant d'autres mo' lécules encore plus petites, à savoir, une molécule de soufre et une molécule de mercure : nous connaissons même le poids relatif du soufre et du mercure qui entrent dans la composition de la molécule indivisible de cinabre.

Le fer est composé d'atomes absolument semblables entre eux. Le cinabre est également constitué par des atomes absolument semblables entre eux et dont chacun est du cinabre ; mais ceux-ci , au lieu d'être simples comme ceux du fer, sont susceptibles d'une division ultérieure. Leur homogénéité n'est qu'apparente , car nous savons qu'ils sont composés. Nous pouvons , il est vrai , en le raclant , en le triturant, en le Hmant, réduire un morceau de cinabre en une poussière extrêmement fine; mais il nous est impossible, quelque puissance mécanique que nous employions, de vaincre la force qui tient unies les molécules non homogènes, les parties intégrantes d'un atome composé. L'affinité chi mique se distingue de la force de cohésion précisément en ce qu'elle ne manifeste son action que lorsque des atomes de nature différente se trouvent en contact. Or, comme les atomes ne peuvent point se pénétrer les uns les autres , il s'ensuit nécessairement que les atomes composés résultent de la juxtaposition des atomes simples sons l'influenc^ de

SUK LV (HlMFi;. 61

laffinité quilä exercent les uns sur les autres; ils se groupent par deux , par trois , par cent , etc., et tous ces groupes représentent des parties absolument semblables de la masse totale. Nous pouvons nous figurer la plus petite particule de cinabre comme un groupe de deux atomes, dont l'un est un atome de mercure et l'autre un atome de soufre.

Quand on considère que mille livres de cinabre renferment la même proportion de soufre et de mercure qu'une livre ou un grain , et que l'on se représente un morceau de cinabre composé d'un million d'atomes , il est évident que dans un seul atome, aussi bien que dans un million, le soufre entrera toujours pour 16 et le mercure pour 101. Si nous décomposons le cinabre par le fer, latome de mercure sortira et sa place sera occupée par un atome de fer. Si nous remplaçons le soufre du cinabre par de l'oxygène , un atome de ce dernier se substituera à l'atome de soufre.

Il est facile de concevoir d'après cette hypothèse sur la composition des corps et sur leur remplacement réciproque, que les nombres équivalents n'expriment pas autre chose que le poids relatif des atomes. Il n'est pas possible de déterminer ce que pèse un atome isolé , de déterminer son poids absolu , mais nous pouvons calculer la proportion pondérale pour laquelle chaque atome entre dans une combinaison chimique , c'est-à-dire le poids relatif des atomes de nature différente. Ainsi , pour remplacer 8 parties d'oxygène en poids, j'ai besoin d'un poids de soufre égal à 16 ou double de celui du premier corps , parce que l'atome de soufre pèse deux fois autant que l'atome d'oxygène; mais si je veux remplacor Towirène par de riiy(lio;.rèiie. le poids d'h\drogène

dont j'ai besoin sera seulement le huitième de celui de l'oxygène , parce qu'un atome d'hydrogène est 8 fois plus léger qu'un atome d'oxygène. L'oxyde de carbone est un groupe de deux atomes, l'acide carbonique un groupe de trois atomes : pour un atome de carbone , le premier contient un atome, et le second deux atomes d'oxygène.

La théorie qui se fonde sur l'existence de particules indivisibles explique la fixité des rapports pondéraux que suivent les corps dans leurs combinaisons. En effet, ces particules ayant des poids inégaux et ne pouvant pas se pénétrer mutuellement , la combinaison doit consister en une juxtaposition de molécules.

Dans le sens propre du mot, les équivalents chimiques expriment des effets semblables, c'est-à-dire les proportions pondérales suivant lesquelles les corps entrent dans les combinaisons chimiques pour produire des effets égaux ; et nous nous représentons ces effets en les attribuant à des particules non divisibles qui occupent un certain espace et possèdent une forme déterminée. Nous n'avons aucun moyen de connaître d'une manière positive le véritable nombre des atomes, même dans la combinaison la plus simple ; car pour cela il faudrait être en état de les voir et de les compter. Aussi , quelle que soit notre conviction touchant l'existence d'atomes physiques, l'opinion que les équivalents expriment en réalité le poids relatif des divers atomes n'est qu'une simple hypothèse qu'il nous est impossible de démontrer.

Un atome de cinabre contient 16 de soufre pour 101 de mercure , et les chimistes admettent que ce rapport exprime le poids relatif d'un atome de mercure et d'un atome de

soufre. Or ce n'est là qu'une pure hypothèse ; car il se pourrait que le chiffre 101 représentât le poids de deux, de trois, de quatre ou d'un nombre plus considérable encore d'atomes de mercure. Si c'étaient deux atomes, ce serait par 50,5 que l'atome de mercure devrait être exprimé; si c'étaient trois atomes, il devrait l'être par le nombre 33,6. Dans un cas, nous dirions que le cinabre se compose de deux atomes, et, dans l'autre , de troi> atomes de mercure pour un atome de soufre.

A quelque chiffre que l'on s'arrête et que l'on admette 2 ou 3 atomes de mercure ou de soufre , la composition du cinabre n'en demeure pas moins la même. L'adoplion d'une autre hypothèse pour le nombre des atomes qui entrent dans une combinaison chimique n'introduirait de changement que dans la formule. C'est pourquoi ce que l'on aura toujours de mieux à faire, ce sera de bannir du langage symbolique de la chimie, dont l'unique but est de rendre intelligibles et palpables la composition des combinaisons chimiques, leurs substitutions , leurs transformations et leurs décompositions; d'en bannir, disons-nous, tout ce qui rappelle l'hypothèse, et d'éviter, par conséquent , de faire servir les formules à exprimer des opinions sujettes à changer. Le rapport numérique des équivalents qui entrent comme parties constituantes dans une combinaison chimique est constant etsusceptible d'être déterminé; mais le nombre, proprement dit, desatomes qui s'unissent pour former un équivalent , sera toujours impossible à découvrir. Il n'y a nul inconvénient à ce que nous prenions les équivalents pour le poids même des atonies , toutes les fois qu'il ne s'agit que de considérations tlié(>rit|iies

Ö4 LKTTHES SLß LA CHIMIE.

et de donner à une idée une forme plus intelligible. En ce sens, ainsi que tout le monde le comprendra , ces nombres expriment simplement les différences de poids des atomes entre eux, combien un atome pèse plus qu'un autre. Jusqu'à présent les nombres employés ont été rapportés à une unité de poids égale à la quantité d'hydrogène qui doit se trouver unie à l'oxygène pour former de l'eau. Or, l'eau renfermant une partie en poids d'hydrogène et huit parties en poids d'oxygène , si l'on admet que ce liquide se compose d'un atome d'hydrogène et d'un atome d'oxygène, et qu'on suppose, outre cela, que pour remplacer un atome du premier ou un atome du second, il ne faille qu'un atome d'un autre corps ni plus ni moins, les poids des autres corps exprimemerontles poids des atomes par des nombres qui se rapporteront naturellement à une partie en poids d'hydrogène ou à huit en poids d'oxygène. En multipliant tous les nombres équivalents par 12 1/2, l'équivalent de l'hydrogène sera 12, 5; celui de l'oxygène sera 100, et les autres nombres exprimeront combien il faut de chacun des autres corps pour remplacer 100 d'oxygène ou 12 1/2 d'hydrogène. On voit que la multiplication de tous les équivalents par un seul et même nombre ne change en aucune façon les rapports qui existent entre eux , et qu'il est parfaitement indifférent de se servir de nombres qui se rapportent à l'hydrogène , pris comme unité, ou bien à l'oxygène = 1 00.

Autres considérations sur les atomes.— Forme des atomes.— Forme cristalline. — Cristallisation simultanée des sels contenus dans la même dissolution. — Cause de ce phénomène ; similitude de forme cristalline ou de constitution atomique. — Isoraorphisme. — Poids spéciûque. — Volume des atomes.

Nous nous représentons les atomes comme occupant un certain espace et possédant une forme déterminée. Ces atomes, en s'unissant entre eux, donnent naissance à des atomes composés qui occupent un espace plus grand ou plus petit que les atomes simples pris ensemble. La forme de ces atomes composés doit varier suivant la manière dont les atomes simples se combinent, c'est-à-dire suivant les rapports qu'ils affectent entre eux. Dans les corps cristallisés, les plus petites particules possédant une forme déterminée, il est facile de constater le rapport qui existe entre la forme du cristal et sa constitution moléculaire. Nous possédons sur ce sujet des observations du plus haut, intérêt. Lorsque, par exemple, deux sels de forme cristalline différente cristallisent dans un môme liquide , les cristaux de chacun d'eux se forment aussi parfaitement que s'il n'y avait qu'un sel dans le liquide. Quand on met une poignée de nitrate de potasse (salpêtre) et de sel marin dans une suffisante quantité d'eaii,

les deux sels s'y dissolvent. Si alors nous exposons la dissolution à la chaleur d'un fourneau , l'eau s'évapore peu à peu et les deux sels se déposent en cristaux au fond du vase. A l'œil nu, on distingue les cubes formés par le sel marin d'avec les longs prismes du nitrate de potasse. Si nous retirons du liquide un cristal de sel marin pour le laver avec un peu d'eau pure , nous nous convaincrons qu'il ne contient aucune trace de nitrate de potasse ; d'un autre côté , le cristal de nitrate de potasse ne renfermera lui-même aucune trace de sel marin. Or, il suffit de considérer que les deux cristaux se sont formés simultanément dans un seul et même liquide, pour conclure à l'instant, d'après la nature des cristaux, que les molécules du sel marin s'étant uniquement réunies, pour former un cristal, à des molécules de sel marin, n'ont augmenté de volume qu'en s'attirant exclusivement les unes les autres. Les molécules du nitrate se sont évidemment comportées de la même manière. Enfin , une 'fois que l'eau tout entière s'est évaporée , on a un mélange intime de sel marin et de nitrate de potasse ; mais les deux sortes de cristaux qui composent le mélange sont isolés les uns des autres.

Si l'on verse un peu d'eau chaude sur du sulfalte de magnésie et du nitrate de potasse , et qu'on décante le liquide après qu'il s'est saturé des deux sels, des cristaux de sulfate de magnésie et de nitrate de potasse se déposeront les uns à côté des autres pendant le refroidissement graduel du liquide; mais aucun de ces cristaux ne contiendra la moindre trace de l'autre sel. Il est clair, dans ce nouvel exemple , que les molécules du sulfate de magnésie n'ont exercé aucune attraction sur celles du nitrate de po-

tasse. Nous devons penser , au contraire , qu'il y a eu une sorte de répulsion entre elles ; car, sans cela, non-seulement les molécules du nitrate de potasse et du sulfate de magnésie, ou celles du nitrate de potasse et du sel marin se seraient déposées les unes à côté des autres, mais encore ces molécules auraient dû se déposer par couches les unes sur les autres.

Le sulfate de magnésie se comporte tout autrement à l'égard du sulfate de nickel ou du sulfate de zinc. Lorsque le sulfate de magnésie et le sulfate de zinc cristallisent ensemble dans le même liquide, on n'observe aucune séparation entre eux ; les cristaux formés contiennent en môme temps du sulfate de zinc et du sulfate de magnésie , ou bien du sulfate de nickel et du sulfate de magnésie, et les deux sels y existent dans la proportion même où ils se trouvaient dans la dissolution. 11 est évident que les molécules du sulfate de zinc et du sulfate de magnésie ont exercé les unes sur les autres, au moment de la précipitation, une égale attraction, puisqu'un cristal de sulfate de magnésie a attiré une molécule de sulfate de zinc, absolument comme il aurait attiré une autre molécule de sulfate de magnésie, et vice versa. II n'y a pas ici une sorte de choix comme entre le sel marin et le nitrate de potasse.

Maintenant si l'on compare un cristal de sulfate de nickel avec un cristal de magnésie, on verra que tous les deux possèdent la même forme cristalline. Ainsi le cristal de sulfate de magnésie ressemble à du sulfate de nickel dont la couleur serait blanche, et le sulfate de nickel à du sulfate de magnésie coloré en vert ; ce sont les mêmes arêtes, les mêmes

taces, les mêmes sommets Or , un gros cristal consistant dans l'agglomération de cristaux plus petits, et ceux-ci dans l'agglomération de particules cristallines, il faut nécessairement que les dernières particules du sulfate de nickel aient la même forme que la dernière et plus petite particule du sulfate de magnésie , ou , ce qui revient au même , que le groupe d'atomes qui se réunit pour former un atome de sulfate de zinc ou de sulfate de nickel , ait la même forme que le groupe qui constitue un atome de sulfate de magnésie. C'est pourquoi le cristal , dans lequel ces deux groupes se trouvent réunis, possède la forme qui caractérise chacun de ses propres éléments constitutifs (le sulfate de magnésie et le sulfate de nickel ou de zinc).

Des observations ultérieures ont démontré que la similitude des formes cristallines de deux corps n'est point la seule cause qui leur permette de cristalliser ensemble ; ce n'est pas non plus à elle seule que les cristaux mixtes doivent de présenter la forme propre aux substances qui leur ont donné naissance.

Ainsi, par exemple , un cristal de chlorhydrate d'ammoniaque présente la même forme géométrique qu'un cristal d'alun, et cependant ces deux corps cristallisent séparément dans le même liquide. Les cristaux d'alun ne contiennent point de chlorhydrate d'ammoniaque, et ceux-ci ne renferment aucune trace d'alun, ce qui dépend évidemment de ce que, malgré l'identité de forme des atomes cristallins de ces deux corps , la force avec laquelle les molécules d'alun s'attirent entre elles ou avec laquelle les molécules de chlcrhydratc d'ammoniaque s'attirent mutuellement, est beaucoup

SUK LA tili MI t. 69

plus puissante que l'attraction exercée par les molécules du chlorhydrate d'ammoniaque sur celles de l'alun ; car ici rien ne nous révèle l'existence de cette dernière.

En comparant la constitution des composés qui , malgré la similitude de leurs formes cristallines , ne cristallisent pourtant pas ensemble, avec la constitution de ceux qui , dans les mêmes circonstances , donnent lieu à des cristaux mixtes, on voit que les premiers ont une constitution non similaire, tandis que les autres présentent la même constitution dans toutes leurs parties ou fragments. Ainsi le sulfate de magnésie, le sulfate de zinc, le sulfate de nickel renferment absolument le même nombre d'atomes composés ; de sorte que ces deux derniers se distinguent uniquement en ce que, au lieu d'un équivalent ou d'un atome de magnésium , ils contiennent un atome de nickel ou de zinc. C'est pourquoi nous obtenons un cristal de sulfate de zinc ou de nickel lorsque nous enlevons le magnésium d'un cristal de sulfate de magnésie , et que nous le remplaçons par un équivalent de zinc ou de nickel.

L'atome de chlorhydrate d'ammoniaque, à raison des éléments qui entrent dans sa constitution , n'est formé que de deux atomes composés ; l'alun qui cristallise dans la même forme contient trente atomes composés. Il est impossible de se figurer une constitution moins similaire, aussi ces deux corps ne forment-ils point de cristaux mixtes.

Toutes les recherches ultérieures ont démontré que, dans une multitude de cas, la similitude de eunslitution dans les corps détermine une forme cristalline identique ; que deux romposés de formes cristallines aomblablcs et capables de

donner des cristaux mixtes possédant la même configuration géométrique, ont aussi la plupart du temps la même constitution, ou, en d'autres termes, contiennent le même nombre d'atomes ou d'équivalents groupés dans le même ordre. Dans les cas où deux sels de formes cristallines différentes cristallisent ensemble, on observe constamment que la forme du cristal mixte est la même que celle de l'un des sels qui ont concouru à le former, et que sa constitution est semblable à celle de ce dernier. Ainsi , en mêlant du sulfate de cuivre avec du sulfate de zinc, deux sels de forme différente et de constitution non similaire, on obtient, suivant que la quantité de l'un ou de l'autre prédomine, des cristaux mixtes, qui conservent la forme du sulfate de cuivre ou celle du sulfate de zinc, et l'on voit que dans le premier cas ils ressemblent au sulfate de cuivre et dans le second au sulfate de zinc , sous le rapport de leur constitution.

Les faits qui prouvent que , dans un grand nombre de combinaisons, la forme cristalline est tout à fait indépendante de la différence des éléments , sont nombreux. Los aluns sont les corps qui nous offrent les exemples les plus remarquables sous ce rapport. On désigne sous ce nom des composés qui possèdent une constitution analogue à celle de l'alun ordinaire, dont les parties constituantes sont l'acide sulfurique, l'alumine , la potasse et l'eau. L'alun cristallise en beaux octaèdres réguliers. Nous pouvons en extraire l'alumine et la remplacer par l'oxyde de fer, l'oxyde de chrome, l'oxyde de manganèse, sans que, d'ailleurs, l'alun éprouve le moindre changement dans sa forme ou sa constitution. L'alun ferrique, dans lequel foxyde de fer remplace l'alumine, est

incolore et se confond par son aspect extérieur avec l'alun ordinaire. L'alun chromique n'en diffère en rien, si ce n'est par sa couleur rouge noir, et Talun manganésique par sa couleur violette. Lorsqu'à la température de l'atmosphère on met un cristal d'alun chromique dans une dissolution saturée d'alun ordinaire, à mesure que l'eau s'évapore, les molécules cristallines de l'alun ordinaire viennent se déposer à la surface du cristal d'alun chromique, absolument comme si elles étaient elles-mêmes des molécules d'alun chromique.

La face du cristal qui touche le fond du vase est celle dont l'étendue augmente le plus rapidement; mais en retournant chaque jour le cristal , toutes ses faces s'accroissent uniformément, et Ton finit par avoir un octaèdre régulier d'alun ordinaire blanc et transparent dont le centre est occupé par un octaèdre .régulier et rouge noir d'alun chromique. Celui-ci sert de noyau au cristal.

De même nous pouvons enlever l'acide sulfuriquede l'alun et le remplacer par l'acide chromique et l'acide sélénique, deux acides dont la constitution est la même que la sienne; nous pouvons remplacer la potasse par l'ammoniaque , et cela sans changer le moins du monde la forme des cristaux de l'alun. Il suit de là, non-seulement dans l'exemple que nous présente l'alun, mais encore dans tous les cas où l'alumine, l'oxyde de fer, l'oxyde de chrome, l'oxyde de manganèse, où l'acide sulfurique, l'acide chromique et l'acide sélénique, où la potasse et l'ammoniaque se remplacent respectivement dans les combinaisons, que la forme du nouveau composé demeure la même. C'est seulement dans le cas où , par suite de ces substitutions, le composé vient à recevoir un

iZ l.ETTKKS

élément nouveau ou à perdre un de ses autres éléments, que l'on voit la forme cristalline changer, à cause du changement qui s'est opéré dans la constitution moléculaire du composé. Ce n'est que successivement qu'on a appris à connaître et à partager en groupes les corps susceptibles de se remplacer dans des combinaisons analogues, sans en changer la forme cristalline. On a donné à ces corps le nom ^'isomorphes , c'est-à-dire substances de même forme, expression qui indique parfaitement leur propriété. Ainsi, quand on dit : le chlore, le brome, l'iode, le cyanogène, le fluor, ou bien la chaux, la magnésie, le protoxyde de fer et le protoxyde de manganèse sont isomorphes, on entend par-là que leurs combinaisons, identiques sous le rapport de la constitution, possèdent la même forme cristalline et peuvent se remplacer mutuellement sans l'altérer.

Ainsi qu'il est facile de le comprendre, un cristal d'alun peut renfermer de l'oxyde de fer et de l'alumine, ou de la potasse et de l'ammoniaque en quantités variables et tout à fait indéterminées, sans cesser pour cela d'être un cristal d'alun et d'être considéré comme de l'alun. En effet, ce qui constitue le caractère propre des substances isomorphes, c'est de pouvoir se remplacer, non pas dans des proportions fixes, mais dans toutes les proportions possibles. Cette particularité sembla d'abord en contradiction avec la loi des proportions fixes et constantes qui avait déjà été reconnue ; mais cette apparente contradiction s'explique de la manière la plus simple et la plus satisfaisante , une fois que l'on connaît le fait sur lequel repose le phénomène, à savoir, l'identité de forme et d'attraction des molécules.

sin LA CHIMIE, 7.1

Cette belle découverte , qui est due a un Allemand, a surtout profité à la minéralogie pour laquelle elle a eu d'importants résultats. Les tentatives entreprises pour classer les minéraux suivant leurs éléments constitutifs s'accompagnaient de confusions et de difficultés sans nombre. Les chimistes les plus scrupuleux étaient en contradiction formelle sur la composition des minéraux les mieux caractérisés. L'un , par exemple , trouvait dans le grenat d'Arendal au delà de 13 pour cent de magnésie, substance qui manque complètement dans les grenats de Fahlun , du Vésuve, etc.; pour le grenat rouge ou grenat de Bohème, l'analyse adonné 27 pour cent d'alumine, substance dont on ne trouve aucune trace dans le grenat jaune d'Altenau. — Quels sont donc les éléments constitutifs du grenat? Quel est le caractère propre de sa constitution? — Cette énigme s'est éclaircie d'une manière fort simple. En effet, là où l'alumine manque, elle se trouve remplacée par l'oxyde de fer qui lui est isomorphe ; et l'on a reconnu que le grenat contient des quantités variables d'oxydes isomorphes, sesquioxyde de fer et alumine ou chaux, protoxyde de manganèse et protoxyde de fer , susceptibles de se remplacer entre eux si'ns altérer la forme de la combinaison.

Plus tard des mensurations plus exactes des cristaux ont démontré que les combinaisons analogues de substances isomorphes ne présentent pas toujours une forme absolument identique : que , par exemple , les angles formés par les surfaces entre elles ne sont pas parfaitement égaux. Or la plus belle confirmation que pussent recevoir nos idées sur Texi«lence des atomes, c'est que ces dJHérencps s'expliquent

par des considérations tirées de la théorie atomique.

Effectivement , si nous nous représentons un cristal formé par la juxtaposition d'atomes dont chacun a une forme déterminée , et la forme du cristal comme étant subordonnée à celle de ses plus petites molécules , nous concevrons alors que l'atome d'alumine doit occuper un certain espace dans l'atome d'alun. Si nous enlevons à ce cristal l'atome d'alumine et le remplaçons par un atome d'oxyde de fer, le cristal d'alun conservera sa forme géométrique , pourvu que l'atome d'oxyde de fer ait la même forme que l'atome d'alumine. Toutefois la forme du cristal d'alun ne restera identiquement la même qu'autant que l'atome d'oxyde de fer aura le même volume que l'atome d'alumine. Mais si l'oxyde isomorphe n'occupe pas exactement l'espace de l'atome remplacé , si son volume est plus petit ou plus considérable , cette différence devra se faire reconnaître à l'inclinaison des faces du cristal par rapport à son axe.

On est parvenu , d'une manière fort ingénieuse , à comparer l'espace respectif occupé par les atomes de deux substances isomorphes qui se remplacent dans une combinaison. Chacun sait que les corps solides , liquides ou gazeux, ont des poids très différents sous des volumes égaux. C'est une comparaison que nous faisons, sans y penser, entre l'espace qu'occupe un morceau de bois et celui qu'occupe un morceau de plomb d'un volume égal , quand nous disons que le bois est plus léger que le plomb. Une livre de bois a exactement le même poids qu'une livre de plomb ; mais un pouce cube de plomb pèse plus de onze fois autant qu'un pouce cube de bois. La différence de poids que les corps possèdent sous le

SUK LA CHIMIE. 75

meine volume a été déterminée avec exactitude par les physiciens et exprimée par des nombres : c'est ce qu'on appelle poid spécifique des corps. De môme que l'on peut comparer les poids respectifs de deux corps, en cherchant combien de fois une unité de poids connue, une livre, par exemple, se trouve contenue dans la masse de chacun de ces deux corps , sans avoir égard à l'espace qu'ils occupent , de n.ème on est convenu , pour déterminer le poids spécifique des corps , de se servir d'une unité de poids ayant un volume connu. C'est le poids de l'eau que l'on a choisi pour unité. Ainsi l'on exprime par des nombres qui se rapportent au poids d'un volume d'eau , le nombre de fois qu'un corps de même volume fjue ce liquide pèse de plus qu'un autre corps. Le poids d'un volume égal d'eau est donc une mesure , une unité de poids, et le nombre qui désigne le poids spécifique dun corps exprime combien de fois ce corps pèse plus ou moins que l'eau , sous le même volume , ou combien de fois l'unité de poids s'y trouve contenue.

Pour trouver le poids d'un corps sans avoir égard à l'espace qu'il occupe, c'est-à-dire pour trouver son poids absolu, nous le plaçons sur l'un des plateaux d'une balance , et sur l'autre nous mettons autant d'unités de poids, de livres par exemple , qu'il en faut pour que l'équilibre s'établisse entre les deux plateaux. Il est absolument indifTérent pour ce cas de prendre pour unité de poids , du plomb , du fer , du platine , du bois ou une autre matière quelconque. Donc, si au lieu d'une livre de fer nous supposons une livre d'eau , si nous admettons que sur l'un des plateaux do la balance nous avons mis le corps et versé dans l'autre une quantité d'eau

suffisante pour que les deux plateaux se fassent équilibre , nous aurons le poids du corps exprimé par une livre d'eau. Si maintenant nous comparons l'espace occupé par le corps que nous venons de peser , avec l'espace qu'occupe un poids égal d'eau, nous saurons, d'une manière exacte, combien de fois , à poids égal , l'eau occupe plus ou moins d'espace que le corps en question.

Lorsqu'on place sur un plateau de balance un pouce cube de fer , il faut , pour rétablir l'équilibre entre les deux plateaux, mettre 7 ^/^ pouces cubes d'eau. Par conséquen!, i pouce cube d'eau est 7 "/ , fois plus léger que 1 pouce cube de fer , ou , ce qui revient au même , i pouce cube de fer est 7 3/4 fois plus pesant que 1 pouce cube d'eau ' .

Si nous mettons dans une balance cent volumes d'essence de térébenthine en équilibre avec de l'eau, nous voyons que 86 volumes de ce dernier liquide sont aussi pesants que 4 OÔ volumes du premier , ou que i 00 volumes de térébenthine occupent la place de 86 volumes d'eau ; en d'autres termes, qu'à volume égal, l'essence de térébenthine ne pèse que les ^ 0/ , 0 o du poids de l'eau.

' C'est tout simplement comme exemple que Je vais indiquer ici de queUe manière on peut d<\terrainer avec la plus grande exactitude le volume des corps qui échappent à nos instruments de mensuration , d'une quanfité donnée de sable, par exemple. Qu'on se figure un verre gradué, c'est-à-dire un verre muni d'une échelle dont chaque degré indique une capacité d'un pouce cube , et dont chacun est à son tour divisé en 100 parties. Si l'on remplit à moitié d'eau ce verre, et qu'on verse dans cefte eau un poids déterminé de sable, l'eau montera, et cela d'une quantité tigale au volume du sable ajouté. La différence de niveau que présente l'eau avant et après l'introduction du sable indique en pouces cubes et en trC)iMi;nies de pouce l'espace occupé par ce dernier.

Les poids spécifiques ne sont pas autre chose que les poids des corps comparés à des poids d'eau d'un volume égal au leur et exprimés par des nombres représentant ces poids.

Il est, pour ainsi dire, superflu de donner l'explication des nombres 7,75 pour le fer , 1 i ,3 pour le plomb , 1 ,989 pour le soufre, 4,948 pour l'iode, 1,38 pour le chlore liquide. On comprend que ces chiffres expriment combien de fois le fer, le plomb, le soufre, l'iode, le chlore liquide pèsent plus qu'un égal volume d'eau. La différence de poids qui existe entre deux volumes égaux de soufre et de fer est la même que la différence présentée par les nombres 1,989 et 7,75, et la différence de poids que présentent deux volumes égaux d'iode et de chlore est comme 4,948 est à ^,380. Il est évident que la différence de poids qui existe entre deux corps de même volume demeure absolument la même, quel que soit le volume que nous leur supposions. Les nombres qui expriment celte différence augmenteront ou diminueront à mesure que le volume changera, mais cette augmentation ou cette diminution sera toujours proportionnelle à celle que subira le volume. La différence de poids que nous constatons entre 2 pouces cubes d'iode et 1 pouce cube de chlore, est exprimée par le rapport que présentent entre eux le nombre deux fois 4,948 = 9,896 et le nombre 1,380, etc.

Maintenant , la question qui se présente à résoudre esl celle de savoir pourquoi à volume égal les corps ont de> poids inégaux. D'après l'idée que nous nous faisons aujourd'hui de la constitution des corps , tous se composent dune agrégation de particules pesantes , dont chacune occupe un certain espace et possède une forme déterminée. La connais-

sance des substances isomorphes a mis hors de doute que le fait de leur remplacement mutuel dans les combinaisons , sans que la forme cristalline de celles-ci en soit modifiée , dépend de ce que les atomes de ces substances ont une forme et un volume identiques; or , lorsque nous voyons la forme cristalline d'une combinaison changer à la suite du remplacement d'un corps par un autre , nous devons supposer que cette modification tient à ce que les atomes de ce second corps ont une forme différente de celle des atomes du premier, ou bien tient à ce qu'ils n'occupent pas le même espace dans la combinaison. Toutes ces considérations réunies conduisent à l'idée que les particules des corps auxquelles nous donnons le nom d'atomes ont des poids et des volumes inégaux. Cette hypothèse explique de la manière la plus simple possible le poids spécifique des corps. En effet, si le plomb, à volume égal, pèse plus que le fer, le fer plus que le soufre, l'iode plus que le chlore , ce phénomène dépend de ce que l'atome d'iode est plus pesant que l'atome de chlore, ou de ce que, sous le même espace, il se trouve un plus grand nombre d'atomes de plomb que d'atomes de fer, par exemple.

En supposant que, sous un volume d'un pouce cube , deux corps différents , tels que l'iode et le chlore, contiennent un nombre égal d'atomes, mille par exemple, les poids spécifiques de ces volumes égaux d'iode et de chlore exprimeront évidemment la différence de poids qui existe entre les atomes de ces deux substances. Si le pouce cube d'iode pèse 4,948 grains, le pouce cube de chlore devra peser 1,380 grains; 1/1000 de pouce cube d'iode renfermant un atome de ce corps pèsera, par conséquent, 4,948 grains, et

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VI 000 de pouce cube de chlore , renfermant un atome de chlore, pèsera 4 ,380 grains.

Mais le chlore et l'iode étant isomorphes entre eux , si nous supposons que leurs atomes ont le même volume et la même forme, et si dans le même volume d'iode et de chlore, il y a un nombre égal d'atomes de chacun, les nombres qui exprimeront les poids spéciuques de ces corps devront être entre eux dans le même rapport que leurs nombres équivalents ou que leurs poids atomiques. Pour enlever à une combinaison -4,948 grains d'iode , et pour les remplacer par du chlore, il faudra exactement -1 ,380 grains de ce dernier. Une simple règle de trois montre que les choses se passent réellement de cette manière. Le poids spécifique de l'iode est à celui du chlore comme 4,948 est à 4,380, ou, ce qui donne ai)solument le même rapport , comme leurs équivalents sont entre eux, c'est-à-dire comme 426 d'iode est à 35,2 de chlore.

Ce rapport remarquable, qui a eu pour effet inattendu de fixer l'attention des savants sur une simple propriété physique (le poids spécifique) , a été constaté dans toutes les substances isomorphes. Les nombres qui représentent leurs I)oids spécifiques, expriment les rapports pondéraux suivant lesquels elles se remplacent dans les combinaisons : ce rapport est absolument le même que celui qui nous est offert par les nombres équivalents. De plus , toutes les fois que nous remarquons une anomalie dans les corps isomorphes , toutes les fois , par conséquent , que leurs poids spécifiques ne concordent pas exactement avec leurs nombres équivalents, cette anomalie se trahit dans l'inclinaison des surfaces du cristal, dans les angles, par exemple, que les

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arêtes fornient avec l'axe du cristal. La forme de celui-ci ne reste identiquement la même que lorsque les atomes des substances isomorphes qui se remplacent ont un égal volume en même temps qu'une forme semblable. Si le volume de l'atome qui entre dans la combinaison est plus petit que celui de l'atome sortant, cette différence se traduira par une modification dans la forme du nouveau cristal.

Afin de pouvoir exprimer , d'une manière comparative , par des nombres, l'espace qu'occupent les atomes de corps différents , voici à quel point de vue on s'est placé.

Supposons que les nombres équivalents expriment des poids réels : admettons que le nombre 35,2 pour le chlore, exprime 35,2 onces de ce corps, que le nombre 12,6 pour l'iode signifie 12,6 onces de ce corps, et qu'il en est de même dos nombres 27,2 pour le fer, 29,6 pour le nickel. Maintenant, si nous divisons chacun de ces nombres par le poids de 1 pouce cube de chlore, d'iode, de fer, de nickel , ou, ce qui revient au même , par les poids spécifiques de ces corps (i pouce cube d'eau pesant une once dans notre hypothèse, 4 pouce cube de chlore pèsera 1,380, 1 pouce cube d'iode 4,948, \ pouce cube de fer 7,790 , i pouce cube de nickel 8,477), il est évident que nous saurons par là combien de pouces cubes de chlore , d'iode, de nickel ou de fer se trouvent contenus dans un équivalent de ces corps ; en d'autres termes, les quotients obtenus exprimeront, en pouces cubes, l'espace qu'occupe un équivalent de chlore , d'iode, de fer et de nickel, ou, pour parler d'une manière tout à fait générale, le rapport des volumes de ces corps à leurs équivalents ou à leurs poids atomiques.

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Or, d'après notre hypothèse , les atomes des subslancei isomorphes possèdent la même forme et le même volume : leur nombre est le même dans des espaces égaux. Si donc, dans un équivalent de chlore, il y a exactement autant d'atomes que dans un équivalent d'iode, la division de leur poids atomique par leur poids spécifique dewa nous donner le même nombre pour ces deux corps. En effet, 35,2, qui esl le poids atomique du chlore, divisé par 1 ,380 , qui est le poids spécifique de ce même corps , donne le nombre 23 : et 126, qui est le poids atomique de liode, divisé par 4,948, donne également le nombre 25.

11 est aisé de voir que, d'après la supposition que nous avons faite, il ne saurait en être autrement. Le poids atomique ou le nombre équivalent des corps isomorphes doit, lorsqu'on le divise par le poids spécifique, donner un seul et même quotient, puisque des espaces égaux contiennent le même nombre d'atomes. Si le nombre d'atomes n'est pas le même, ou si ces atomes diffèrent entre eux sous le rapport de la configuration et du volume, cette différence se fera également reconnaître dans les quotients. On voit combien la connaissance de ces nombres est précieuse, lorsqu'il s'agit de comparer l'espace respectif occupé par les atomes de différents corps. Pour donner un nom à ces nombres, on leur a appliqué la dénomination de volume atomique ou volume spécifique des corps. Ainsi donc , si le volume atomique du chlore est 23 et celui de l'iode également 25, nous dirons que ces deux corps sont semblables , qu'ils sont isomorphes. Le soufre, au contraire, n'est pas isomorphe au chlore : car. son volume atomique qui est 8, diffère beaucoup de cvhu du

chlore; mais en revanche il est le même que celui du sélénium avec lequel le soufre est isomorphe.

Ces nombres permettent, par conséquent, de reconnaître cui premier coup d'oeil , quels sont les corps qui , sous le même volume, contiennent un nombre égal ou différent d'atomes. On peut ainsi comparer les rapports réciproques de ces nombres et les déterminer d'une façon rigoureuse, ce qui cbt d une haute importance.